JPH0372830B2 - - Google Patents
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- JPH0372830B2 JPH0372830B2 JP58200466A JP20046683A JPH0372830B2 JP H0372830 B2 JPH0372830 B2 JP H0372830B2 JP 58200466 A JP58200466 A JP 58200466A JP 20046683 A JP20046683 A JP 20046683A JP H0372830 B2 JPH0372830 B2 JP H0372830B2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/0015—Multi-part pistons
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/10—Pistons having surface coverings
- F02F3/12—Pistons having surface coverings on piston heads
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F2200/00—Manufacturing
- F02F2200/04—Forging of engine parts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/02—Light metals
- F05C2201/021—Aluminium
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は断熱内燃機関に供される断熱ピストン
の構造に関するものである。
の構造に関するものである。
「従来の技術］
内燃機関の燃焼室を囲む壁部にセラミクスを用
いることにより燃焼ガスの外部放散を防ぎ、高温
の状態で排気ガスを排気ターボ過給機などの熱回
収装置へ送り出し、これにより機関の出力増大と
熱効率の向上を図るようにした断熱内燃機関が既
に提案されている。
いることにより燃焼ガスの外部放散を防ぎ、高温
の状態で排気ガスを排気ターボ過給機などの熱回
収装置へ送り出し、これにより機関の出力増大と
熱効率の向上を図るようにした断熱内燃機関が既
に提案されている。
断熱内燃機関のピストンは、アルミニウムなど
金属製のピストン本体とセラミクス製のピストン
冠部とを耐熱性を有するボルトなどで締結するか
または鋳ぐるみ法により結合するのが一般的であ
る。しかし、ボルトによる締結では熱サイクルや
燃焼圧の変動により緩みが発生し、また鋳ぐるん
だものでは熱応力により破壊する恐れがある。
金属製のピストン本体とセラミクス製のピストン
冠部とを耐熱性を有するボルトなどで締結するか
または鋳ぐるみ法により結合するのが一般的であ
る。しかし、ボルトによる締結では熱サイクルや
燃焼圧の変動により緩みが発生し、また鋳ぐるん
だものでは熱応力により破壊する恐れがある。
また、特開昭57−2445号公報に示すように、燃
焼室を区画するピストン冠部にセラミクスを用い
たピストンが提案されているが、これはセラミク
ス製のピストン冠部とアルミニウムなど金属製の
ピストン本体との結合構造が複雑であり、その組
付けに手数と時間が掛る。
焼室を区画するピストン冠部にセラミクスを用い
たピストンが提案されているが、これはセラミク
ス製のピストン冠部とアルミニウムなど金属製の
ピストン本体との結合構造が複雑であり、その組
付けに手数と時間が掛る。
［発明が解決しようとする問題点］
本発明の目的は、構成および組付けが簡単で量
産に適した断熱ピストンの構造を提供することに
ある。
産に適した断熱ピストンの構造を提供することに
ある。
［課題を解決するための手段］
上記目的を達成するために、本発明の構成はセ
ラミクス製のピストン冠部の上面に燃焼室として
のくぼみを設ける一方下面に燃焼室を囲む中空突
部を形成し、金属製のピストン本体の上端壁に嵌
合穴を設け、ピストン本体の上端壁にピストン冠
部を重ね合せかつ前記中空突部を前記嵌合穴に嵌
合し、ピストン本体の上端壁の下面で嵌合穴の周
囲を加熱加圧してピストン本体とピストン冠部と
を密着させたものである。
ラミクス製のピストン冠部の上面に燃焼室として
のくぼみを設ける一方下面に燃焼室を囲む中空突
部を形成し、金属製のピストン本体の上端壁に嵌
合穴を設け、ピストン本体の上端壁にピストン冠
部を重ね合せかつ前記中空突部を前記嵌合穴に嵌
合し、ピストン本体の上端壁の下面で嵌合穴の周
囲を加熱加圧してピストン本体とピストン冠部と
を密着させたものである。
［作用］
セラミクス製のピストン冠部は上面に窪んだ燃
焼室を形成し、下面に燃焼室を囲む中空突部を一
体に備える。中空突部を下方に突出することによ
り、大容積の燃焼室を提供する。
焼室を形成し、下面に燃焼室を囲む中空突部を一
体に備える。中空突部を下方に突出することによ
り、大容積の燃焼室を提供する。
燃焼室を囲む中空突部の周壁部分は温度分布が
均一であるので熱歪が少ない。中空突部の周壁部
分がピストン本体の上端壁の嵌合穴に嵌合され、
かつピストン本体の上端壁の下面で加熱加圧して
密着されるから、緩むことのない安定した結合力
を発揮する。
均一であるので熱歪が少ない。中空突部の周壁部
分がピストン本体の上端壁の嵌合穴に嵌合され、
かつピストン本体の上端壁の下面で加熱加圧して
密着されるから、緩むことのない安定した結合力
を発揮する。
［発明の実施例］
第１図に示すように、本発明による断熱ピスト
ンはスカート部を含むピストン本体２と、ピスト
ン本体２の上端部に結合される窒化珪素などセラ
ミクス製のピストン冠部１とを結合して構成され
る。ピストン本体２はアルミニウム、可鍛鋳鉄な
どの金属により構成され、外周面にリング溝１
０，１１，１２が削設される。ピストン本体２の
上端部に嵌合穴１５が設けられ、周壁に公知のピ
ストンピンを嵌合するピン穴１３が設けられる。
ンはスカート部を含むピストン本体２と、ピスト
ン本体２の上端部に結合される窒化珪素などセラ
ミクス製のピストン冠部１とを結合して構成され
る。ピストン本体２はアルミニウム、可鍛鋳鉄な
どの金属により構成され、外周面にリング溝１
０，１１，１２が削設される。ピストン本体２の
上端部に嵌合穴１５が設けられ、周壁に公知のピ
ストンピンを嵌合するピン穴１３が設けられる。
ピストン冠部１は上端面が平坦であり、下端面
の周縁部はピストン本体２の上端壁にリング４を
介して重ね合される突条１９を設けられる。ピス
トン冠部１は上面中央部に燃焼室９としてのくぼ
みを区画し、かつ下面に燃焼室９を囲む中空突部
５を一体に形成する。中空突部５はピストン本体
２の嵌合穴１５に嵌合され、突条１９と中空突部
５との間の空部に、セラミクスフアイバまたはス
テンレスメツシユからなる断熱材３が挟まれる。
の周縁部はピストン本体２の上端壁にリング４を
介して重ね合される突条１９を設けられる。ピス
トン冠部１は上面中央部に燃焼室９としてのくぼ
みを区画し、かつ下面に燃焼室９を囲む中空突部
５を一体に形成する。中空突部５はピストン本体
２の嵌合穴１５に嵌合され、突条１９と中空突部
５との間の空部に、セラミクスフアイバまたはス
テンレスメツシユからなる断熱材３が挟まれる。
リング４はピストン本体２の上端面に形成した
環状溝に係合される。断熱材３にはセラミクスフ
アイバまたはステンレス細線を編成するか絡み合
せたものを用いる。
環状溝に係合される。断熱材３にはセラミクスフ
アイバまたはステンレス細線を編成するか絡み合
せたものを用いる。
本発明では特に外周面の面粗さを予め粗く成形
した中空突部５を、ピストン本体２の嵌合穴１５
に嵌合したうえ、第２図に示すように、ピストン
本体２の上端壁の下面ないし内端壁２ａの中空突
部５に接近する部分を加熱加圧しつつ、ダイス６
により嵌合穴１５と中空突部５との嵌合部を緊密
に圧接される。ダイス６は圧縮荷重に耐える好ま
しくはセラミクスから形成されるカツプ状のもの
で、予め適当な手段により加熱したうえ、下端部
６ａをピストン本体２の内端壁２ａに強く押し付
けて、ピストン本体２の内端壁２ａを変形させ、
嵌合穴１５に対する中空突部５の嵌合部を密接さ
せる。ダイス６は加熱が終つても加熱状態を維持
しつつ冷却し、事後の熱膨張による緩みの発生を
防止する。
した中空突部５を、ピストン本体２の嵌合穴１５
に嵌合したうえ、第２図に示すように、ピストン
本体２の上端壁の下面ないし内端壁２ａの中空突
部５に接近する部分を加熱加圧しつつ、ダイス６
により嵌合穴１５と中空突部５との嵌合部を緊密
に圧接される。ダイス６は圧縮荷重に耐える好ま
しくはセラミクスから形成されるカツプ状のもの
で、予め適当な手段により加熱したうえ、下端部
６ａをピストン本体２の内端壁２ａに強く押し付
けて、ピストン本体２の内端壁２ａを変形させ、
嵌合穴１５に対する中空突部５の嵌合部を密接さ
せる。ダイス６は加熱が終つても加熱状態を維持
しつつ冷却し、事後の熱膨張による緩みの発生を
防止する。
ダイス６はカツプ状とする代りに、下端部６ａ
に周方向に沿つて複数の突部を設け、該突部によ
り嵌合穴１５と中空突部５との嵌合部を局部的に
加熱変形させるようにしてもよい。
に周方向に沿つて複数の突部を設け、該突部によ
り嵌合穴１５と中空突部５との嵌合部を局部的に
加熱変形させるようにしてもよい。
ピストン冠部１をピストン本体２に結合する場
合、予めピストン本体２を高周波加熱手段などに
より金属の軟化点、炭素鋼では400〜500℃、合金
鋼では600℃、アルミニウムでは300℃程度に加熱
し、その後にダイス６により加圧する。このよう
にして、ピストン本体２の軟化した部分がセラミ
クス製のピストン冠部１の中空突部５に圧着さ
れ、かて加圧状態で冷却されるために、ピストン
本体２に圧縮応力が残留し、中空突部５との結合
力が強化される。
合、予めピストン本体２を高周波加熱手段などに
より金属の軟化点、炭素鋼では400〜500℃、合金
鋼では600℃、アルミニウムでは300℃程度に加熱
し、その後にダイス６により加圧する。このよう
にして、ピストン本体２の軟化した部分がセラミ
クス製のピストン冠部１の中空突部５に圧着さ
れ、かて加圧状態で冷却されるために、ピストン
本体２に圧縮応力が残留し、中空突部５との結合
力が強化される。
第３図に示すように、ピストン本体２とピスト
ン冠部１の中空突部５との嵌合部に、セラミクス
と同等の熱膨張率を有するコバール（Fe−Ni−
C0合金）などの合金製のリング１８を中空突部
５に外挿し、かつ内端壁２ａを加熱しながら強く
押し付けて、内端壁２ａの内部へ埋入させれば、
さらに緊密な結合が得られる。
ン冠部１の中空突部５との嵌合部に、セラミクス
と同等の熱膨張率を有するコバール（Fe−Ni−
C0合金）などの合金製のリング１８を中空突部
５に外挿し、かつ内端壁２ａを加熱しながら強く
押し付けて、内端壁２ａの内部へ埋入させれば、
さらに緊密な結合が得られる。
なお、燃料が燃焼室９の壁部に向つて直接噴射
される形式のデイーゼル内燃機関では、燃料が当
る部分とピストン本体２との断熱効果を高めるよ
うに、第４図に示すように、嵌合穴１５に溝２２
を設けて、中空突部５との間に部分的に空部を形
成することが好ましい。
される形式のデイーゼル内燃機関では、燃料が当
る部分とピストン本体２との断熱効果を高めるよ
うに、第４図に示すように、嵌合穴１５に溝２２
を設けて、中空突部５との間に部分的に空部を形
成することが好ましい。
［発明の効果］
本発明は上述のように、セラミクス製のクラウ
ンの上面に燃焼室としてのくぼみを設ける一方下
面に燃焼室を囲む中空突部を形成し、金属製のピ
ストン本体の上端壁に嵌合穴を設け、ピストン本
体の上端壁にピストン冠部を重ね合せかつ前記中
空突部を前記嵌合穴に嵌合し、ピストン本体の上
端壁の下面で嵌合穴の周囲を加熱加圧してピスト
ン本体とピストン冠部とを密着させたものであ
り、ピストン冠部の中空突部に窪みを設けること
により大容積の燃焼室が得られ、全体として肉厚
が均一になる。
ンの上面に燃焼室としてのくぼみを設ける一方下
面に燃焼室を囲む中空突部を形成し、金属製のピ
ストン本体の上端壁に嵌合穴を設け、ピストン本
体の上端壁にピストン冠部を重ね合せかつ前記中
空突部を前記嵌合穴に嵌合し、ピストン本体の上
端壁の下面で嵌合穴の周囲を加熱加圧してピスト
ン本体とピストン冠部とを密着させたものであ
り、ピストン冠部の中空突部に窪みを設けること
により大容積の燃焼室が得られ、全体として肉厚
が均一になる。
中空突部の周壁部分は燃焼室を囲むものである
から、周壁部分の温度がほぼ均一であり、温度の
均一な中空突部の周壁部分がピストン本体の嵌合
穴に嵌合されるので、熱歪が少なく、安定した結
合が得られる。
から、周壁部分の温度がほぼ均一であり、温度の
均一な中空突部の周壁部分がピストン本体の嵌合
穴に嵌合されるので、熱歪が少なく、安定した結
合が得られる。
ピストン本体の上端壁の下側でピストン冠部の
中央突部の嵌合部を加熱加圧して密着するもので
あるから、加工と組立が簡単で安定した結合が得
られる。
中央突部の嵌合部を加熱加圧して密着するもので
あるから、加工と組立が簡単で安定した結合が得
られる。
ピストン本体の上端壁はセラミツクス製のピス
トン冠部により覆われるから、燃焼ガスが直接ピ
ストン本体に触れることがなく、したがつて、燃
焼ガスの熱放散が少なく、高温の状態で熱回収装
置へ送ることができる。
トン冠部により覆われるから、燃焼ガスが直接ピ
ストン本体に触れることがなく、したがつて、燃
焼ガスの熱放散が少なく、高温の状態で熱回収装
置へ送ることができる。
第１図は本発明に係る断熱ピストンの構造を示
す正面断面図、第２，３図は同断熱ピストンの製
造過程を示す正面断面図、第４図は本発明の一部
変更実施例に係る断熱ピストンの構造を示す平面
断面図である。 １：ピストン冠部、２：ピストン本体、３：断
熱材、５：中空突部、１５：嵌合穴。
す正面断面図、第２，３図は同断熱ピストンの製
造過程を示す正面断面図、第４図は本発明の一部
変更実施例に係る断熱ピストンの構造を示す平面
断面図である。 １：ピストン冠部、２：ピストン本体、３：断
熱材、５：中空突部、１５：嵌合穴。
Claims (1)
- １ セラミクス製のピストン冠部の上面に燃焼室
としてのくぼみを設ける一方下面に燃焼室を囲む
中空突部を形成し、金属製のピストン本体の上端
壁に嵌合穴を設け、ピストン本体の上端壁にピス
トン冠部を重ね合せかつ前記中空突部を前記嵌合
穴に嵌合し、ピストン本体の上端壁の下面で嵌合
穴の周囲を加熱加圧してピストン本体とピストン
冠部とを密着させたことを特徴とする、断熱ピス
トンの構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20046683A JPS6093161A (ja) | 1983-10-26 | 1983-10-26 | 断熱ピストンの構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20046683A JPS6093161A (ja) | 1983-10-26 | 1983-10-26 | 断熱ピストンの構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6093161A JPS6093161A (ja) | 1985-05-24 |
| JPH0372830B2 true JPH0372830B2 (ja) | 1991-11-19 |
Family
ID=16424779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20046683A Granted JPS6093161A (ja) | 1983-10-26 | 1983-10-26 | 断熱ピストンの構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6093161A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60190651A (ja) * | 1984-03-12 | 1985-09-28 | Ngk Insulators Ltd | エンジン用ピストンおよびその製造法 |
| JPS61164449U (ja) * | 1985-04-01 | 1986-10-13 | ||
| JPH0726590B2 (ja) * | 1985-05-30 | 1995-03-29 | 京セラ株式会社 | 直接噴射式デイ−ゼル機関用ピストン |
| JP2586039B2 (ja) * | 1987-04-11 | 1997-02-26 | いすゞ自動車株式会社 | 断熱ピストンの構造 |
| JPH0745851B2 (ja) * | 1987-04-11 | 1995-05-17 | いすゞ自動車株式会社 | 断熱ピストンの構造 |
| DE102004028459A1 (de) * | 2004-06-11 | 2005-12-29 | Mahle Gmbh | Gebauter Kolben für einen Verbrennungsmotor |
| JP2008267205A (ja) * | 2007-04-18 | 2008-11-06 | Nishishiba Electric Co Ltd | ピストンおよびオイルレスコンプレッサ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5575977A (en) * | 1978-11-29 | 1980-06-07 | Rosenthal Technik Ag | Bonding body between ceramic member and metal member |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59179261U (ja) * | 1983-05-19 | 1984-11-30 | 日本特殊陶業株式会社 | 内燃機関用ピストン |
-
1983
- 1983-10-26 JP JP20046683A patent/JPS6093161A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5575977A (en) * | 1978-11-29 | 1980-06-07 | Rosenthal Technik Ag | Bonding body between ceramic member and metal member |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6093161A (ja) | 1985-05-24 |
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